A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection

Autor: Rusber Rodriguez, German Alfonso Osma Pinto, Javier Enrique Solano Martínez, Robin Roche Robin Roche, Daniel Hissel
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Zdroj: Universidad Distrital Francisco José de Caldas-Revistas
Tecnura, Volume: 25, Issue: 70, Pages: 71-89, Published: 09 FEB 2022
Popis: Context: Electrical distribution networks have undergone several changes in the last decade. Some of these changes include incorporating distributed energy sources such as solar photovoltaic (PV) generation systems. This could modify the performance of electrical networks and lead to new challenges such as evaluating the impacts of the PV integration, the response to electrical and climatic disturbances, and the planning and restructuring of networks. Electrical network behavior with respect to PV integration could be evaluated by quantifying the variation in operation and including network resilience. Objective: To propose a reference framework to evaluate the resilience of LV electrical networks with PV power injection. Methodology: This paper addresses the framework for evaluating the performance of a low-voltage (LV) electrical network in the face of the integration of PV systems. It collects research related to evaluating the resilience of electrical networks on severe climate changes, natural disasters, and typical maneuvers, and then, it proposes a guideline to evaluate the performance of LV electrical networks with the integration of PV generation sources while including resilience. To this effect, the determination of resilience evaluation indices is proposed. These indices are obtained from a normalized transformation of the networks’ measurable electrical parameters that are the most affected by PV integration or are significant in the performance of the networks. Finally, the evaluation of a proposed resilience index for a university building’s LV network is presented as a case study. Results: The resilience assessment proposal is applied to a case study. When evaluating the resilience of the voltage at the common coupling point of the PV, an index of 0,84 is obtained, which is equivalent to 59,8 hours of overvoltage. Conclusions: It is possible to improve the resilience of the BT-LV network through management strategies. In the case study, a 29% reduction in overvoltage hours was obtained by applying a curtailment strategy to the PV system. Financing: ECOS-Nord, Minciencias, and Universidad Industrial de Santander. RESUMEN Contexto: Las redes eléctricas de distribución han sufrido varios cambios en la última década. Algunos cambios incluyen la incorporación de fuentes de energía distribuidas como los sistemas de generación solar fotovoltaica (PV). Esto podría modificar el rendimiento de la red eléctrica y generar nuevos desafíos como la evaluación de los impactos de la integración fotovoltaica, la respuesta a las perturbaciones eléctricas y climáticas y la planificación y reestructuración de las redes. El comportamiento de la red eléctrica frente a la integración fotovoltaica podría evaluarse cuantificando la variación en la operación e incluyendo la resiliencia de la red. Objetivo: Proponer un marco de referencia para la evaluación de la resiliencia de las redes eléctricas de BT con inyección de potencia PV. Metodología: Este artículo aborda el marco para evaluar el desempeño de una red eléctrica de baja tensión (BT) frente a la integración de sistemas PV. Recoge investigaciones relacionadas con la evaluación de la resiliencia de las redes eléctricas ante cambios climáticos severos, desastres naturales y maniobras típicas, y luego propone una guía para evaluar el desempeño de las redes eléctricas de baja tensión con la integración de las fuentes de generación fotovoltaica e incluye la resiliencia. Para ello, se propone la determinación de índices de evaluación de resiliencia, los cuales se obtienen de una transformación normalizada de los parámetros eléctricos medibles de las redes que son más afectados por la integración fotovoltaica o son significativos en el rendimiento de las redes. Finalmente se presenta la evaluación de un índice de resiliencia propuesto para una red LV de BT de un edificio universitario como caso de estudio. Resultados: La propuesta de evaluación de resiliencia se aplica a un caso de estudio. Al evaluar la resiliencia de la tensión en el punto de acoplamiento común del PV, se obtiene un índice de 0,84, equivalente a 59,8 horas de sobretensión. Conclusiones: Es posible mejorar la resiliencia de la red de BT mediante estrategias de gestión. En el caso de estudio, se obtuvo una reducción del 29% de las horas con sobretensión aplicando una estrategia de reducción al sistema PV. Financiamiento: ECOS-Nord, Minciencias y la Universidad Industrial de Santander.
Databáze: OpenAIRE
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